Сварка алюминиевых сплавов: Выбор метода и материала | MachineMFG

Сварка алюминиевых сплавов: Выбор метода и материала

0
(0)

Существует несколько технологий сварки алюминиевых сплавов, каждая из которых имеет свои особенности применения. Помимо традиционных методов сварки плавлением, контактной и газовой сварки, другие передовые технологии, такие как плазменно-дуговая сварка, электронно-лучевая сварка и вакуумная диффузионная сварка, также могут эффективно сваривать алюминиевые сплавы.

1. Общие методы сварки алюминиевых сплавов

Распространенные методы сварки алюминиевых сплавов, их характеристики и область применения представлены в таблице 1.

Таблица 1 Характеристики и область применения общих методы сварки для алюминиевого сплава

Метод сваркиХарактеристикаОбласть применения
Газовая сваркаНизкая тепловая мощность, большая деформация сварного шва, низкая производительность, легко образуются шлак, трещины и другие дефектыОн используется для стыковая сварка и ремонтная сварка тонких листов в неважных случаях
Ручная дуговая сваркаПлохое качество суставовИспользуется для ремонтной сварки и общего ремонта литой алюминий запчасти
Сварка TIGМеталл шва компактен, соединение обладает высокой прочностью и хорошей пластичностью, можно получить высококачественный шовОн широко используется и может быть сварен с толщиной листа 1 ~ 20 мм.
Импульсный Сварка TIGСайт процесс сварки стабильна, подача тепла точная и регулируемая, деформация сварного шва небольшая, а качество соединения высокоеИспользуется для сварки листов, сварки во всех положениях, монтажной сварки и сварки высокопрочных алюминиевых сплавов, таких как кованый алюминий и дюралюминий, с сильной тепловой чувствительностью.
MIG-сваркаВысокая мощность дуги и высокая скорость скорость сваркиМожет использоваться для сварки толстых деталей толщиной менее 50 м.
Импульсная аргонодуговая сварка MIGСварочная деформация мала, устойчивость к пористости и трещинам хорошая, параметры процесса широко регулируютсяОн используется для сварки листов или всех позиций, и обычно применяется для заготовок толщиной 2 ~ 12 мм.
Плазменная дуга сваркаКонцентрация тепла, скорость сварки, сварочная деформация и напряжение малы, процесс более сложныйИспользуется для стыковой сварки, где требования выше, чем при аргонодуговой сварке.
Сварка электронным лучом в вакуумеРезультаты показывают, что проникновение велико, а зона термического влияния мала, сварочная деформация невелика, а механические свойства соединения хорошиеИспользуется для сварки сварных изделий небольшого размера
Лазерная сваркаМалая сварочная деформация и высокая производительностьИспользуется для точной сварки деталей

Выбор метода сварки алюминия и алюминиевых сплавов должен основываться на марке материала, толщине свариваемой детали, структуре изделия и желаемом уровне прочности. свариваемость.

Похожие статьи: Сварка MIG и TIG

(1) Газовая сварка

Тепловая мощность пламени кислородно-ацетиленовой сварки низкая, что приводит к рассеиванию тепла, значительной деформации сварного шва и низкой производительности.

При сварке толстых алюминиевых швов необходим предварительный подогрев.

Металл шва, полученный этим методом, имеет крупное зерно и рыхлую структуру, что делает его склонным к таким дефектам, как включение глинозема, пористость и растрескивание.

Этот метод сварки следует использовать только для ремонта малозначимых алюминиевых конструкционных деталей и отливок толщиной 0,5-10 мм.

(2) Сварка TIG

Этот метод, известный как TIG-сварка, выполняется под защитой аргона, что обеспечивает более концентрированный источник тепла и стабильное горение дуги. В результате получается более плотный металл шва, обладающий высокой прочностью и пластичностью, что позволяет широко использовать его в промышленности.

Хотя сварка TIG является идеальным методом для сварки алюминиевых сплавов, ее оборудование является сложным, что делает ее менее подходящей для работы на открытом воздухе.

(3) Сварка MIG

Автоматический и полуавтоматический газ Металлическая дуга Процесс сварки (GMAW) имеет ряд преимуществ, включая высокую мощность дуги, концентрированное тепло и небольшую зону термического влияния. Его производственная эффективность в 2-3 раза выше, чем у ручной GMAW.

GMAW может использоваться для сварки чистого алюминия и алюминия легированные пластины толщиной менее 50 мм. Например, для алюминиевых пластин толщиной 30 мм предварительный подогрев не требуется, а для получения гладкой поверхности и качественного шва необходимо сваривать только передний и задний слои.

Полуавтоматическая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG) идеально подходит для точной сварки, короткой и прерывистой сварки, а также сварки неровных конструкций.

Полуавтоматический аргонодуговая сварка Горелка обеспечивает удобство и гибкость сварки, но диаметр сварочной проволоки меньше, а сварной шов более подвержен пористости.

(4) Импульсная аргонодуговая сварка

(1) Импульсная сварка вольфрамовым инертным газом (TIG)

Этот метод значительно повышает стабильность процессов сварки на малых токах и позволяет легко управлять мощностью дуги и формированием шва путем регулировки различных параметров. Сварной шов имеет минимальную деформацию и зону термического влияния, что делает его идеальным для сварки тонких листов, всепозиционной сварки и сварки термочувствительных материалов, таких как кованый алюминий, твердый алюминий и сверхтвердый алюминий.

(2) Импульсная аргонодуговая сварка в среде инертного газа (MIG)

Этот метод подходит для всех позиций сварка алюминия Листы сплава толщиной 2-10 мм.

(5) Точечная сварка сопротивлением и шовная сварка

Он может быть использован для сваривать алюминий листы из сплава толщиной менее 4 мм.

Для изделий с высокими требованиями к качеству применяется точечная сварка ударной волной постоянного тока и сварка швом может быть использован.

Сварка требует сложного оборудования, больших сварочных токов и высокой производительности, что делает ее особенно подходящей для массового производства деталей и компонентов.

(6) Сварка трением с перемешиванием

Сварка трением (FSW) - это разновидность технологии соединения в твердом состоянии, которая может использоваться для сварки пластин из различных сплавов.

По сравнению с традиционными методами сварки плавлением, FSW обладает рядом преимуществ, таких как отсутствие брызг, уменьшение количества пыли, отсутствие необходимости в сварочной проволоке или защитный газ, а также отсутствие пор и трещин в шве.

Кроме того, по сравнению с обычным трением, FSW не ограничивается валом и может производить прямые сварные швы.

Этот метод сварки также имеет ряд других преимуществ, включая улучшенные механические свойства, энергоэффективность, снижение загрязнения окружающей среды и низкие требования к подготовке перед сваркой.

Благодаря низкой температуре плавления алюминия и алюминиевых сплавов, FSW особенно хорошо подходит для этих материалов.

2. Сварочные материалы для алюминия

(1) Сварочная проволока

При сварке алюминиевых сплавов с использованием газовая сварка или TIG-сварки, рекомендуется использовать присадочную проволоку.

Сварочная проволока из алюминия и алюминиевых сплавов может быть разделена на два типа: гомогенная и гетерогенная.

Для достижения прочного и надежного сварное соединениеВажно выбрать соответствующий присадочный материал, подходящий для используемого основного металла.

При выборе сварочной проволоки для алюминиевых сплавов важно учитывать несколько факторов, в том числе требования к составу, механические свойства, коррозионную стойкость, жесткость конструкции, цвет и трещиностойкость готового изделия.

Использование присадочного металла с температурой плавления ниже, чем у основного металла, может значительно снизить риск образования межкристаллитных трещин в зоне термического влияния.

Для сплавов, не прошедших термическую обработку, прочность сварное соединение увеличивается в следующем порядке: 1000 серия, 4000 серия и 5000 серия.

Важно отметить, что сварочная проволока серии 5000, содержащая магний более 3%, не должна использоваться в конструкциях с рабочей температурой выше 65°C, так как эти сплавы сильно подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в таких условиях.

Для предотвращения растрескивания часто рекомендуется использовать присадочный металл с более высоким содержанием сплава, чем основной металл.

Чаще всего для сварки алюминиевых сплавов используются сварочные проволоки стандартного класса с составом, аналогичным составу основного металла. При отсутствии сварочной проволоки стандартного класса можно отрезать полосу от основного металла и использовать ее в качестве присадочного материала.

Популярным выбором сварочной проволоки является HS311, которая известна своей хорошей текучестью, минимальной усадкой при застывании и отличной трещиностойкостью. Для дальнейшего улучшения размера зерна, трещиностойкости и механических свойств сварного шва используется небольшое количество элементы сплава такие как Ti, V, Zr и другие, часто добавляются в качестве модификаторов.

При выборе сварочной проволоки из алюминиевого сплава следует обратить внимание на следующие моменты:

(1) Чувствительность к трещинам в сварном соединении

Основным фактором, влияющим на чувствительность к трещинам, является совместимость основного металла и сварочной проволоки.

Использование металла шва с более низкой температурой плавления, чем основной металл, может снизить чувствительность к трещинам как металла шва, так и зоны термического влияния.

Например, при сварке сплава 6061 с содержанием кремния 0,6% использование того же сплава в качестве сварного шва приводит к очень высокой чувствительности к трещинам.

Однако использование сварочной проволоки ER4043 с содержанием кремния 5% обеспечивает хорошую трещиностойкость, поскольку ее температура плавления ниже, чем у сплава 6061, и она обладает повышенной пластичностью при охлаждении.

Кроме того, рекомендуется избегать сочетания Mg и Cu в металле шва, поскольку Al-Mg-Cu обладает высокой чувствительностью к трещинам.

(2) Механические свойства сварного соединения

Промышленный чистый алюминий имеет самую низкую прочность, в то время как 4000 алюминиевая серия сплавы занимают среднюю позицию, а алюминиевые сплавы серии 5000 имеют самую высокую прочность.

Хотя сварочная проволока Al-Si обладает высокой трещиностойкостью, она имеет низкую пластичность.

Поэтому для соединений, требующих обработки пластической деформацией после сварки, лучше отказаться от кремниевой сварочной проволоки.

(3) Характеристики сварного соединения

Выбор присадочного металла зависит не только от состава основного металла, но и от геометрии шва, эксплуатационных требований к коррозионной стойкости и внешнего вида сварного соединения.

Например, чтобы обеспечить хорошую коррозионную стойкость контейнера или предотвратить загрязнение хранимых продуктов, контейнер для хранения перекиси водорода должен быть изготовлен из высокочистого алюминиевого сплава.

В этом случае чистота присадочного металла должна быть не ниже чистоты основного металла.

(2) Сварочный пруток

Модель, технические характеристики и области применения сварочного прутка из алюминиевого сплава представлены в таблице 2. В таблице 3 представлены химический состав и механические свойства электрода из алюминиевого сплава.

Таблица 2 Тип (марка), технические характеристики и область применения сварочных прутков из алюминия и алюминиевых сплавов

ТипыКлассТипы кожиОсновной материалТехнические характеристики электрода / ммНазначение 
E1100L109Тип основанияЧистый алюминий3.2,4.5345〜355Сварка чистой алюминиевой пластины и контейнера
E4043L209Тип основанияСплав Al Si3.2,4.5345〜355Сварка алюминиевой плиты, алюминиевого кремниевого литья, общего алюминиевого сплава, кованого алюминия, дюралюминия (кроме алюминия магниевый сплав)
E3003L309Тип основанияАлюминиево-марганцевый сплав3.2,4.5345〜355Сварка алюминиево-марганцевого сплава, чистого алюминия и других алюминиевых сплавов

Таблица 3 Химический состав и механические свойства электродов из алюминия и алюминиевых сплавов

ТипыКлассТипы скиновТипы источников питанияХимический состав сердечника припоя /%Прочность на разрыв осажденного металла / МПаРастяжение прочность сварного соединения / МПа
E1100L109Тип основанияDCEP (электрод постоянного тока положительный)Si+Fe≤0.95, Co0.05〜0.20 Mn≤0.05, Be≤0.0008 Zn≤0.10, другие≤0.15 AI≥99.0≥64≥80
E4043L209Тип основанияDCEPSi4.5〜6.0,Fe≤0.8 Cu≤0.30,Mn≤0.05 Zn≤0.10,Mg≤0.0008 другие≤0.15,Al
Рем.
≥118≥95
E3003L309Тип основанияDCEPSi≤0.6,Fe≤0.7 Cu0.05〜0.20,Mn1.0 〜1.5 Zn≤0.10,другие≤0.15 Al Rem.≥118≥95

Похожие статьи: Как правильно выбрать сварочный стержень?

(3) Экранирующий газ

Предпочтительными инертными газами для сварки алюминиевых сплавов являются аргон и гелий.

Технические требования к аргону: степень чистоты 99,9% или выше, содержание кислорода менее 0,005%, содержание водорода менее 0,005%, содержание влаги менее 0,02 мг/л, содержание азота менее 0,015%.

Увеличение содержания кислорода и азота ухудшает катодное распыление.

Если содержание кислорода превышает 0,3%, потеря горения вольфрамового электрода усиливается, а если содержание кислорода превышает 0,1%, поверхность шва становится тусклой или чернеет.

Для TIG-сварки выбирается чистый аргон, который подходит для сварки переменным током плюс ВЧ. толстые пластины. Для сварки на постоянном токе положительным электродом используется смесь Ar + He или чистый Ar.

Для пластин толщиной менее 25 мм используется чистый аргон.

Для пластин толщиной 25-50 мм используется смесь Ar + He с 10% - 35% Ar.

Для пластин толщиной 50-75 мм следует использовать смесь Ar + He с 10% - 35% или 50% He.

Для пластин толщиной более 75 мм рекомендуется смесь Ar + He с 50% - 75% He.

3. Процесс сварки алюминиевого сплава

1. Газовая сварка алюминиевого сплава

Тепловая эффективность кислородно-ацетиленовой газовой сварки низкая, а подводимое тепло не концентрируется, что делает качество и производительность шва невысокими. Кроме того, при сварке алюминия и алюминиевых сплавов требуется флюс, а остатки после сварки необходимо удалять.

Несмотря на эти недостатки, газосварочное оборудование широко используется для сварки алюминиевых сплавов с невысокими требованиями к качеству, например тонких листов и мелких деталей, а также для ремонта алюминиевых сплавов и отливок. Это объясняется его простотой, отсутствием необходимости в источнике питания, а также удобством и гибкостью.

(1) Стыковая форма газовой сварки

Нахлесточные и Т-образные соединения не идеальны для газовой сварки алюминиевых сплавов, поскольку в зазоре трудно удалить остаточный флюс и сварочный шлак. Поэтому рекомендуется использовать стыковые соединения, когда это возможно.

Чтобы обеспечить полную сварку без разрушения или прожога, рекомендуется использовать опорную пластину с канавкой. Подложка обычно изготавливается из нержавеющей стали или чистой меди.

Сварка с подкладной пластиной позволяет добиться хорошего обратного формирования и повысить производительность сварки.

(2) Выбор флюса для газовой сварки

При газовой сварке алюминиевых сплавов необходимо использовать флюс для обеспечения гладкой поверхности. процесс сварки и хорошее качество сварного шва. Флюс, также известный как газовый флюс, удаляет оксидную пленку и другие загрязнения на поверхности алюминиевого сплава во время сварки.

Основная задача флюса - удалить оксидную пленку, образующуюся на поверхности алюминия во время сварки, улучшить смачиваемость основного металла и способствовать формированию плотной микроструктуры шва.

Флюс обычно распыляется непосредственно на канавку свариваемой детали перед сваркой или добавляется в расплавленный слой на сварочной проволоке.

Флюсы для алюминиевых сплавов обычно изготавливаются из хлоридов таких элементов, как калий, натрий, кальций и литий. Эти соединения измельчаются, просеиваются и смешиваются в определенных пропорциях для создания флюса.

Например, криолит алюминия (Na3AlF6) может плавить глинозем при температуре 1000°C, а хлорид калия превращает тугоплавкий глинозем в легкоплавкий хлорид алюминия. Флюс имеет низкую температуру плавления и хорошую текучесть, что также может улучшить текучесть расплавленного металла и обеспечить правильное формирование сварного шва.

(3) Выбор сварочного сопла и пламени

Алюминиевые сплавы имеют сильную склонность к окислению и поглощению воздуха. Во время газовой сварки важно использовать нейтральное пламя или слабое карбонизирующее пламя (с избытком ацетилена), чтобы предотвратить окисление алюминия. Это позволит держать расплавленную алюминиевую ванну в восстановительной атмосфере и избежать окисления.

Категорически запрещается использовать окислительное пламя, так как оно сильно окисляет алюминий и мешает процессу сварки.

Однако если ацетилена слишком много, свободный водород может раствориться в расплавленной ванне, вызывая пористость шва и делая его рыхлым.

(4) Прихваточный шов

Чтобы предотвратить изменение размеров и взаимного расположения во время сварки, необходима предварительная точечная сварка.

Газовая сварка имеет высокий коэффициент линейного расширения, высокую скорость теплопроводности и большую площадь нагрева, поэтому позиционные швы должны быть плотнее, чем для стальных деталей.

Присадочная проволока для позиционной сварки используется та же, что и для сварки изделий. Перед позиционной сваркой в сварочный зазор следует нанести слой газового флюса.

Мощность пламени при позиционной сварке должна быть немного выше, чем при газовой сварке.

(5) Работа с газовой сваркой

При сварке стальных материалов температуру нагрева можно определить, наблюдая за изменением цвета стали. Однако при сварке алюминиевых сплавов это невозможно, так как при нагреве не происходит очевидного изменения цвета.

Для управления температура сваркиВремя сварки может быть определено на основании следующих наблюдений:

  • Когда поверхность нагретой заготовки меняется от ярко-белой до тусклой серебристо-белой, с морщинистой поверхностной оксидной пленкой и колебаниями металла в зоне нагрева, температура плавления близка к достижению и можно приступать к сварке.
  • Когда конец сварочной проволоки с флюсом и нагретая часть сплавляются с основным материалом, температура плавления достигнута и можно приступать к сварке.
  • Когда кромка основного металла опускается, основной металл достигает температуры плавления и можно приступать к сварке.

Для газа сварочные листыМожно использовать левый метод сварки, при котором сварочная проволока находится перед сварочным пламенем. Это позволяет предотвратить перегрев расплавленной ванны и рост зерна или прожога в зоне термического влияния за счет снижения потерь тепла.

Для цветных металлов толщиной более 5 мм можно использовать правильный метод сварки, при котором сварочная проволока располагается за сварочной горелкой. Это минимизирует потери тепла, увеличивает глубину проплавления и повышает эффективность нагрева.

При газовой сварке деталей толщиной менее 3 мм угол наклона горелки должен составлять 20-40°. Для толстых деталей угол наклона горелки должен составлять 40-80°, а угол между сварочной проволокой и горелкой - 80-100°.

При газовой сварке алюминиевых сплавов лучше всего выполнять соединение за один проход, так как нанесение второго слоя может привести к образованию шлаковых включений в сварном шве.

(6) Послесварочная обработка

Сайт коррозия алюминия швы, вызванные остаточным флюсом и шлаком на поверхности шва при газовой сварке, являются потенциальной причиной будущих повреждений соединения.

В течение 1-6 часов после газовой сварки необходимо очистить остатки флюса и шлака, чтобы предотвратить коррозию сварного шва.

Процесс очистки после сварки включает следующие этапы:

  • После сварки погрузите сварной шов в ванну с горячей водой при температуре 40-50°C. Лучше всего использовать проточную горячую воду и очистить сварной шов и остатки флюса и шлака вблизи шва щетинной щеткой до чистоты.
  • Погрузите сварную деталь в раствор азотной кислоты. Если температура в помещении выше 25°C, концентрация раствора должна составлять 15-25%, а время выдержки - 10-15 минут. При температуре в помещении 10-15°C концентрация раствора должна составлять 20-25%, а время выдержки - 15 минут.
  • Погрузите сварную деталь в горячую воду (40-50°C) на 5-10 минут.
  • Промойте сварную деталь холодной водой в течение 5 минут.
  • Сварное изделие можно оставить сушиться на воздухе или высушить в сушильном шкафу или горячим воздухом.

2. TIG-сварка алюминиевого сплава

Также известная как сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG), она предполагает использование вольфрама в качестве электрода для создания дуги между вольфрамом и заготовкой. Тепло, выделяемое дугой, расплавляет свариваемый металл, который затем соединяется присадочной проволокой, образуя сплошное сварочное соединение.

Аргонодуговая сварка алюминия использует свойства аргона "катодное распыление" для удаления оксидной пленки с поверхности.

В процессе сварки TIG вольфрамовый электрод и область сварки защищаются инертным газом, например аргоном, который выходит из сопла. Это помогает предотвратить любые реакции между зоной сварки и окружающим воздухом.

Процесс сварки TIG идеально подходит для сварки тонких листов толщиной менее 3 мм. Он приводит к меньшей деформации заготовки по сравнению с газовой и ручной дуговой сваркой.

Метод сварки AC TIG особенно полезен для сварки алюминиевых сплавов, так как катод может удалить оксидную пленку и предотвратить коррозию. В результате получается яркая и гладкая поверхность с неограниченной формой шва. Поток аргона также быстро охлаждает шов, улучшая его микроструктуру и свойства, что делает его пригодным для сварки во всех положениях.

Однако процесс сварки TIG требует более тщательной очистки перед сваркой из-за отсутствия флюса. Предпочтительными методами сварки алюминиевых сплавов являются сварка TIG на переменном токе и импульсная сварка TIG на переменном токе, а также сварка TIG на постоянном токе.

В целом, сварка переменным током чаще всего используется для алюминиевых сплавов, поскольку она обеспечивает наилучшее сочетание мощности тока, контроля дуги и ее очистки. При использовании положительного соединения постоянного тока (электрод соединен с отрицательным электродом) тепло, выделяемое на поверхности детали, приводит к глубокому проплавлению, и для электрода определенного размера можно использовать больший сварочный ток.

Этот метод не требует предварительного подогрева даже для толстых секций и вызывает минимальную деформацию основного металла. Однако метод TIG-сварки на постоянном токе с обратным соединением (электрод к положительному электроду) редко используется для сварки алюминия. Несмотря на это, он обладает такими преимуществами, как малая глубина проплавления, легкий контроль дуги и хороший эффект очистки для непрерывная сварка или ремонтной сварки тонкостенных теплообменников и аналогичных компонентов с толщиной трубы менее 2,4 мм.

(1) Вольфрамовый электрод

Температура плавления вольфрама составляет 3410°C.

Вольфрам обладает сильной способностью к эмиссии электронов при высоких температурах.

При добавлении следовых количеств редкоземельных элементов, таких как торий, церий и цирконий, эффективность эмиссии электронов значительно снижается, а токопроводящая способность существенно улучшается.

При TIG-сварке алюминиевых сплавов вольфрамовый электрод используется в основном для проведения тока, инициирования дуги и поддержания нормального горения дуги.

Обычно вольфрамовые электроды изготавливают из чистого вольфрама, торий-вольфрама и церий-вольфрама.

(2) Параметры процесса сварки

Для достижения отличного формирования и качества сварного шва параметры сварочного процесса должны выбираться с учетом технических требований к сварному изделию.

Основные параметры процесса ручной TIG-сварки алюминиевых сплавов включают в себя тип тока, полярность, величину тока, расход защитного газа, длину удлинения вольфрамового электрода и расстояние между соплом и изделием.

Параметры процесса автоматической сварки TIG также включают напряжение дуги (длину дуги), скорость сварки и скорость подачи проволоки.

В зависимости от свариваемого материала и толщины, параметры процесса включают диаметр и форму вольфрамового электрода, диаметр сварочной проволоки, тип защитного газа, расход газа, диаметр сопла, сварочный ток, напряжение дуги, скорость сварки, и эти параметры могут быть скорректированы на основе фактических результатов сварки до тех пор, пока они не будут соответствовать желаемым требованиям.

Ниже приведены основные соображения по выбору параметров сварки TIG для алюминиевого сплава:

  • Диаметр сопла и расход защитного газа: Диаметр сопла для TIG-сварки алюминиевых сплавов обычно составляет 5-22 мм, а расход защитного газа - 5-15 л/мин.
  • Длина вольфрамового электрода и расстояние между соплом и заготовкой: Для сварки встык длина удлинения вольфрамового электрода обычно составляет 5-6 мм, а для сварные швы, оно составляет 7-8 мм. Расстояние между соплом и заготовкой обычно составляет около 10 мм.
  • Сварочный ток и напряжение: Сварочный ток и напряжение зависят от таких факторов, как толщина листа, тип соединения, положение сварки и уровень квалификации сварщика. При ручной TIG-сварке, когда используется переменный ток и толщина листа не превышает 6 мм, максимальный сварочный ток можно рассчитать по формуле I = (60 ~ 65) d, где D - диаметр электрода. Напряжение дуги в основном определяется длиной дуги, которая должна быть примерно равна диаметру вольфрамового электрода.
  • Скорость сварки: Чтобы свести к минимуму деформацию при TIG-сварке алюминиевого сплава, следует использовать более высокую скорость сварки. При ручной TIG-сварке сварщик регулирует скорость по мере необходимости в зависимости от размера и формы сварочной ванны и условий проплавления с обеих сторон. Общая скорость сварки составляет 8-12 м/ч, в то время как при автоматической TIG-сварке скорость остается постоянной после установки параметров процесса.
  • Диаметр проволоки: Диаметр сварочной проволоки обычно пропорционален толщине листа и сварочному току.

Распространенные дефекты и причины сварки алюминия

Причины закрытия стомы

  • Примеси в газообразном аргоне или утечки в аргонопроводе
  • Неправильная очистка сварочной проволоки или канавки основного металла перед сваркой или загрязнение после очистки
  • Неправильный сварочный ток или скорость
  • Плохая защита расплавленного бассейна, нестабильная дуга, большая длина дуги или чрезмерное растяжение вольфрамового электрода.

Профилактические меры:

  • Обеспечьте чистоту подаваемого аргонового газа, тщательно очистив трубопровод и сварочную проволоку, и предотвратите повторное загрязнение, выполнив сварку сразу после очистки.
  • Модернизируйте трубопровод подачи газа, выберите подходящий расход газа и отрегулируйте длину удлинителя вольфрамового электрода по мере необходимости.
  • Правильно выбирайте параметры процесса сварки.
  • Рассмотрите возможность использования предварительного подогрева и установки ветрозащитных устройств в месте сварки для предотвращения ветровых помех.

Причины Сварные трещины

  • Неправильный выбор состава сплава сварочной проволоки
  • Недостаточное содержание магния в сварном шве (менее 3%) или избыток примесей, таких как железо и кремний
  • Высокая температура плавления сварочной проволоки, приводящая к образованию трещин разжижения в зоне термического влияния
  • Плохая конструкция соединения, чрезмерная концентрация сварки или слишком высокая температура в зоне нагрева, вызывающая чрезмерное сдерживающее напряжение
  • Высокий уровень турбулентности, длительное время экспозиции или перегрев тканей
  • Незаполненные кратеры, приводящие к образованию трещин.

Профилактические меры:

  • Убедитесь, что состав сварочной проволоки соответствует составу основного металла.
  • Используйте дугогасительную пластину или устройство для гашения тока, чтобы заполнить дуговую яму.
  • Правильно спроектируйте сварочная конструкцияРасполагайте сварочные швы разумным образом, избегайте концентрации напряжений и выбирайте соответствующую последовательность сварки.
  • При необходимости отрегулируйте сварочный ток или увеличьте скорость сварки.

Причины неполноты Проникновение сварного шва

  • Высокая скорость сварки, большая длина дуги, малый сварочный зазор, угол или сила тока, или большая тупая кромка
  • Наличие заусенцев на краю паза или загрязнений на нижней кромке заготовки
  • Неправильный угол наклона между сварочной горелкой и сварочной проволокой

Профилактические меры:

  • Правильно выбирайте зазор, тупую кромку, угол паза и параметры процесса сварки.
  • Тщательно очистите оксидную пленку, флюс, шлак и масло.
  • Улучшить техника сварки.

Причины включения вольфрама в сварной шов

  • Искрение контактов
  • Неправильная форма наконечника вольфрамового электрода или чрезмерный сварочный ток, приводящий к отслоению электрода
  • Неправильное использование окислительного газа приводит к тому, что наполнитель касается горячего наконечника вольфрамового электрода

Профилактические меры:

  • Используйте высокочастотное и высоковольтное зажигание импульсной дуги.
  • Выберите подходящую форму наконечника вольфрамового электрода в зависимости от выбранного тока.
  • Уменьшите сварочный ток, увеличьте диаметр вольфрамового электрода или уменьшите его длину.
  • Замените инертный газ.
  • Улучшите технику сварки и избегайте контакта между присадочной проволокой и вольфрамовым электродом.

Причины подрезания

  • Большой сварочный ток, высокое напряжение дуги, неравномерный ход горелки, недостаточное заполнение проволокой или высокая скорость сварки

Профилактические меры:

  • Уменьшите сварочный ток и напряжение дуги, поддерживайте равномерный ход горелки, увеличьте скорость подачи проволоки или уменьшите скорость сварки, если это необходимо.

4. Традиционный процесс ремонтной сварки отливок

Дефекты алюминия литьё из сплавов как правило, можно отремонтировать с помощью аргонодуговой сварки, а лучшие результаты дает сварка переменным током TIG.

При использовании ремонтной сварки для устранения дефекты литьяВажно очистить сварочную проволоку и детали перед сваркой, выбрать подходящие материалы для сварочной проволоки, использовать короткую дугу и сварочную проволоку с малым углом. На практике было много успешных опытов с различными виды дефектовНапример, по возможности используйте низкий сварочный ток.

Сварочная проволока должна иметь более высокий состав сплава, чем основной металл, чтобы дополнить сгоревший сплав во время ремонтной сварки и сохранить постоянство состава шва.

Для отливок с дефектами в виде трещин перед ремонтной сваркой необходимо сделать отверстия для остановки трещин с обоих концов. Деталь следует предварительно нагреть и сварить методом левой сварки, чтобы наблюдать за проплавлением шва. Проволока должна быть заполнена до образования полностью смоченной плавящейся ванны.

Если дефект большой, на место сварки можно нанести тонкий слой поверхностно-активного вещества (ПАВ ATIG), чтобы повысить эффективность традиционной TIG-сварки. ПАВ вызывает сужение сварочной дуги или изменение потока металла в сварочной ванне, что приводит к увеличению провар.

При сварке алюминиевого сплава переменным током TIG слой SiO2 Активный агент может быть нанесен на поверхность сварного шва для изменения проплавления, уменьшения предварительного нагрева и облегчения процесса сварки.

5. Характеристики сварки алюминия и алюминиевых сплавов

(1) Алюминий сильно подвержен окислению на воздухе и во время сварки, образуя оксид алюминия (Al2O3), который имеет высокую температуру плавления и очень стабилен, что затрудняет его удаление. Это препятствует плавлению и расплавлению основного материала. Тяжелая оксидная пленка плохо сходит с поверхности, что приводит к образованию шлаковых включений, неполному сплавлению и недостаточному проплавлению.

Поверхностная оксидная пленка алюминия и большое количество адсорбированной влаги могут вызвать пористость в сварном шве. Перед сваркой необходимо провести строгую очистку поверхности химическими или механическими методами, чтобы удалить эту оксидную пленку. В процессе сварки следует усилить защиту, чтобы предотвратить окисление. При сварке вольфрамовым электродом в инертном газе следует выбрать источник переменного тока для удаления оксидной пленки путем "катодной очистки".

При газовой сварке для удаления оксидной пленки следует использовать флюс. При сварке толстых листов сварочное тепло может быть увеличена. Например, теплота гелиевой дуги высока, поэтому можно использовать гелиевую или аргонно-гелиевую смешанную газовую защиту или применять дуговую сварку в защитной газовой среде с большими характеристиками. В случае положительного соединения на постоянном токе "катодная очистка" не требуется.

(2) Теплопроводность и удельная теплоемкость алюминия и алюминиевых сплавов более чем в два раза выше, чем у углеродистой и низколегированной стали. Теплопроводность проводимость алюминия в десятки раз больше, чем у аустенитной нержавеющей стали.

В процессе сварки большое количество тепла может быстро отводиться в основной металл, поэтому при сварке алюминия и алюминиевых сплавов, помимо энергии, затрачиваемой на расплавление металлической ванны, больше тепла уходит в другие части металла. Эти потери энергии более значительны, чем при сварка стали.

Для получения высококачественных сварных соединений следует по возможности использовать источники питания с концентрированной энергией и высокой мощностью. Иногда можно также использовать предварительный подогрев и другие технологические меры.

(3) Коэффициент линейного расширения алюминия и его сплавов примерно в два раза выше, чем у углеродистой и низколегированной стали. Алюминий испытывает значительную объемную усадку при затвердевании, что приводит к значительным деформациям и напряжениям в сварном шве, что требует принятия мер по предотвращению сварочных деформаций. Алюминиевые сварочные ванны склонны к образованию усадочных отверстий, пористости, горячему растрескиванию и высоким внутреннее напряжение во время застывания.

В процессе производства регулировка состава сварочной проволоки и процесса сварки может предотвратить возникновение горячие трещины. Сварочная проволока из алюминиево-кремниевых сплавов может использоваться для сварки алюминиевых сплавов, кроме алюминиево-магниевых, где допустима коррозионная стойкость. В алюминиево-кремниевых сплавах склонность к горячему растрескиванию выше при содержании кремния 0,5%.

С увеличением содержания кремния температурный диапазон кристаллизации сплава уменьшается, текучесть значительно улучшается, скорость усадки снижается, а склонность к горячему растрескиванию соответственно уменьшается. Исходя из производственного опыта, горячее растрескивание не происходит при содержании кремния от 5% до 6%. Поэтому использование стержней SAlSi (с содержанием кремния от 4,5% до 6%) для сварки может привести к улучшению трещиностойкости.

(4) Алюминий обладает сильной отражательной способностью к свету и теплу. При переходе из твердого состояния в жидкое не происходит заметного изменения цвета, поэтому его трудно определить во время сварочных работ. Высокотемпературный алюминий имеет низкую прочность, поэтому ему трудно поддерживать сварочную ванну и он легко прогорает.

(5) Жидкий алюминий и его сплавы могут растворять большое количество водорода, в то время как алюминий в твердом состоянии практически не растворяется. Во время застывания и быстрого охлаждения сварочной ванны водород не успевает выйти, что легко приводит к образованию водородных пор. Влага в атмосфере дугового столба, сварочные материалы и влага, адсорбированная поверхностной оксидной пленкой основного материала, - все это критические источники водорода в сварном шве. Поэтому для предотвращения образования пор необходимо строго контролировать источники водорода.

(6) Элементы сплава склонны к испарению и горению, что приводит к снижению производительности сварного шва.

(7) Если основной металл родительского материала деформирован или подвергается упрочнению при старении раствора, тепло от сварки может снизить прочность зоны термического влияния.

6. Conclusion

Дуговая сварка TIG и MIG, удобные и экономичные, могут использоваться для сварки и ремонта алюминиевых сплавов.

При использовании сварки высокоэнергетическим лучом и сварки трением с перемешиванием в процессе сварки алюминиевых сплавов можно эффективно решить проблемы выгорания элементов сплава, размягчения шва и сварочной деформации. Сварка трением с перемешиванием, в частности, представляет собой соединение в твердом состоянии, которое имеет дополнительные преимущества в виде экологической безопасности.

При использовании традиционных методов ремонтной сварки для устранения дефектов в отливках из алюминиевых сплавов важно уделять внимание очистке перед сваркой, выбору подходящей присадочной проволоки и соблюдению правильных технических условий процесса сварки. Ремонтная сварка AC TIG обычно предпочтительнее, чтобы избежать дефекты сварки.

Для того чтобы улучшить ремонт качество сварки При ремонте отливок из алюминиевых сплавов можно использовать специальные методы ремонтной сварки в сочетании с реальной ситуацией, когда дефекты отливки уникальны и позволяют условия.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх